2013 Fiscal Year Research-status Report
ソフトマター3重周期極小曲面の構造と物性の理論的研究
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25400431
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
堂寺 知成 近畿大学, 理工学部, 教授 (30217616)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 膜 / ブッロク共重合体 / ジャイロイド / コロイド |
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| Research Abstract |
ジャイロイド(G)，ダイヤモンド(D)，プリミティブ(P)とよばれる３重周期極小曲面に関連した共連続構造は1960年代の界面活性剤系に始まり、1990年代以降ブロック共重合体、液晶、多孔質シリカ、有機-無機ハイブッリッド分子、生体内でもミトコンドリア、網膜色素細胞、葉緑体、蝶の羽の鱗粉などでつぎつぎに発見され、興味深い。
研究課題「ソフトマター3重周期極小曲面の構造と物性の理論的研究」の25年度の研究項目は、(1)P曲面とD曲面上のアルダー転移、(2)双曲面と3重周期極小曲面との写像関係、(3)ABC格子高分子の階層的ジャイロイド構造、(4)極小曲面の固有値問題、(5)ジャイロド曲面の発見者であるアラン・ショーン博士からの情報収集であった。
(1)については、D曲面上の計算研究を行ったがはっきりとした結果が得られなかった。(3)については、格子高分子シミュレーションを実施中で、小規模計算で最適パラメータが明らかになった。(2)(4)については実施できなかった。(5)については、平成25年11月ショーン博士を米国イリノイ州カーボンデールの自宅に訪問し情報収集を行った。個人研究史と研究内容の両面から情報収集し、ジャイロイド曲面の複素関数による表現におけるθ_Gという定数が如何に計算されたか、1970年の発見の報告以来専門家の間でも明確でなかったことが明らかになった。この他に国際会議「Geometry and Physics of Spatial Random Systems (ドイツ)」で関連研究者と情報交換を行った。
なお、関連研究について「ソフトマター準結晶」固体物理 48 第７号 pp. 331-340 (2013)、「Mosaic two-lengthscale quasicrystals」Nature, 506, 208-211 (2014)が出版された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に記載した通り、項目(3)について順調に進んでいる。(5)については科学史的成果であるが、世界的に見ても学問の源流についての予想以上の成果が得られたと考えている。しかし、(1)のついて明確な科学的成果が得られていない。また(2)(4)について実施できなかった。以上から、初年度は２年度目以降への準備段階ということを考慮して「おおむね順調に準備が進展している」と判断した。
なお、Nature(2014)での論文公表は国際的にも評価の高い研究成果と考えられる。しかし、これは前年度までの基盤(C)の研究成果であり、本計画の進行状況の判断材料として考慮しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度は、25年度の遅れを取り戻すことおよび、研究実施計画に記載した(1)P，D，G曲面の統一描像の構築、(2) ABC格子高分子モデルの階層的ジャイロイド構造研究、(3) FDTD法(時間領域差分法)を共連続相に応用したメタマテリアルという視点の研究、(4)離散的３重周期極小曲面上の量子力学(タイトバインディングモデル)あるいはバネの固有値問題、(5)この分野の世界的権威であるスティーフン・ハイド教授（オーストラリア国立大学）訪問、また国際結晶学会（カナダ）によって情報収集を行う予定である。
27年度は、(1) FDTD法(時間領域差分法)を共連続相に応用したメタマテリアルという視点の研究、(2)離散的３重周期極小曲面上の量子力学(タイトバインディングモデル)あるいはバネの固有値問題、(3)教科書の執筆、(4)海外との共同研究を重点項目として研究を行う予定である。
研究計画の順調な実施には学生が必要なので、学部生（できれば大学院生）確保に努めたい。これが不可能な場合、27年度の項目(3)の前倒し実施を検討している。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
年度末3月20日に支出した別刷代金442,050円の残額で３月末に開催された日本物理学会に使用する情報収集謝金143,140円を次年度支出予定とした。
上記記載、情報収集謝金（未処理）を清算すると数万円が残る予定である。残金は26年度に旅費または謝金、その他に使用する予定である。
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